Nghiên cứu cấu trúc và tính chất điện tử của dãy nano P2C dạng ngũ giác biên răng cưa bằng phương pháp mô phỏng phiếm hàm mật độ
,
và
Article Sidebar
Full Text: 
PDF
Abstract
By using DFT simulation method, we generate p-P2C-SS nanoribbon sample from two-dimensional pentagonal p-P2C model. This nanoribbon model has two sawtooth edges and their edge residual bonds are neutralized by H atoms. Its viability is confirmed by phonon scattering spectroscopy. Our result shows that the p-P2C-SS only exists if it is composed by at least 10 atomic lines. Due to quantum confinement effects, nanoribbon’s band gap is larger than that of 2D material, and its spatial distribution of band edge states are also limited. P-P2C-SS model is a type of semiconductor material with indirect energy gap and non-magnetic.
Tóm tắt
Bằng phương pháp mô phỏng DFT, dãy nano P2C dạng ngũ giác biên răng cưa (p-P2C-SS) được tạo ra bằng cách cắt tấm p-P2C ngũ giác hai chiều. Đây là dãy nano có hai biên dạng răng cưa và các liên kết dư ở biên được trung hòa bởi các nguyên tử H. Khả năng tồn tại của cấu trúc được khẳng định thông qua phổ tán xạ phonon. Kết quả cho thấy rằng dãy nano p-P2C-SS chỉ có thể tồn tại khi nó được tạo thành tối thiểu bởi 10 dãy nguyên tử. Do ảnh hưởng của hiệu ứng giam cầm lượng tử nên khe năng lượng của dãy nano lớn hơn so với trường hợp của cấu trúc hai chiều, và sự phân bố của các trạng thái điện tử lân cận mức Fermi theo không gian trong dãy nano cũng bị giới hạn. Mẫu p-P2C-SS là loại vật liệu bán dẫn có khe năng lượng gián tiếp và không mang từ tính.
Article Details
Tài liệu tham khảo
Correa, J. D., Pacheco, M., Bravo, S., & Chico, L. (2020). Electronic and magnetic properties of pentagonal nanoribbons, Carbon, 162, 209-219.
Doi: 10.1016/j.carbon.2020.02.037
Li, Y. H., Yuan, P. F., Fan, Z. Q., & Zhang, Z. H. (2018). Electronic properties and carrier mobility for penta-graphene nanoribbons with nonmetallic-atom-terminations. Organic Electronics, 59, 306-313.
Doi: 10.1016/j.orgel.2018.05.039
Liu, X., Ouyang, T., Zhang, D., Huang, H., Wang, H., Wang, H., & Ni, Y. (2020). First-principles calculations of phonon transport in two-dimensional penta-X2C family. Journal of Applied Physics, 127(20), 205106.
Doi: 10.1063/5.0004904
Lopez-Bezanilla, A., & Littlewood, P. B. (2015). σ–π-band inversion in a novel two-dimensional material. The Journal of Physical Chemistry C, 119(33), 19469-19474.
Doi: 10.1021/acs.jpcc.5b04726
Mi, T. Y., Triet, D. M., & Tien, N. T. (2020). Adsorption of gas molecules on penta-graphene nanoribbon and its implication for nanoscale gas sensor. Physics Open, 2, 100014.
Doi: 10.1016/j.physo.2020.100014
Mi, T. Y., Khanh, N. D., Ahuja, R., & Tien, N. T. (2021). Diverse structural and electronic properties of pentagonal SiC2 nanoribbons: A first-principles study. Materials Today Communications, 26, 102047.
Doi: 10.1016/j.mtcomm.2021.102047
Monkhorst, H. J., & Pack, J. D. (1976). Special points for Brillouin-zone integrations. Physical review B, 13(12), 5188.
Doi: 10.1103/PhysRevB.13.5188
Naseri, M., Lin, S., Jalilian, J., Gu, J., & Chen, Z. (2018). Penta-P2X (X= C, Si) monolayers as wide-bandgap semiconductors: A first principles prediction, Frontiers of Physics, 13(3), 1-9.
Doi: 10.1007/s11467-018-0758-2
Oliveira, M. J., & Nogueira, F. (2008). Generating relativistic pseudo-potentials with explicit incorporation of semi-core states using APE, the Atomic Pseudo-potentials Engine. Computer Physics Communications, 178(7), 524-534.
Doi: 10.1016/j.cpc.2007.11.003
Perdew, J. P., Burke, K., & Ernzerhof, M. (1996). Generalized gradient approximation made simple. Physical review letters, 77(18), 3865.
Rajbanshi, B., Sarkar, S., Mandal, B., & Sarkar, P. (2016). Energetic and electronic structure of penta-graphene nanoribbons, Carbon, 100, 118-125.
Doi: 10.1016/j.carbon.2016.01.014
Smidstrup, S., Markussen, T., Vancraeyveld, P., Wellendorff, J., Schneider, J., Gunst, T., Verstichel, B., Stradi D., Khomyakov P. A, Vej-Hansen, U. G , Lee M. E., Chill S. T, Rasmussen F., Penazzi G., Corsetti F., Ojanperä A., Jensen K., Palsgaard M. L N, Martinez U., Blom A., Brandbyge M., & Stokbro, K. (2019). QuantumATK: an integrated platform of electronic and atomic-scale modelling tools. Journal of Physics: Condensed Matter, 32(1), 015901.
Doi: 10.1088/1361-648X/ab4007
Sun, S., Meng, F., Xu, Y., He, J., Ni, Y., & Wang, H. (2019). Flexible, auxetic and strain-tunable two dimensional penta-X2C family as water splitting photocatalysts with high carrier mobility. Journal of Materials Chemistry A, 7(13), 7791-7799.
Doi: 10.1039/C8TA12405A
Tang, L., Cheng, M. Q., Chen, Q., Huang, T., Yang, K., Huang, W. Q., Hu. W., & Huang, G. F. (2020). Ultrahigh sensitivity and selectivity of pentagonal SiC2 monolayer gas sensors: The synergistic effect of composition and structural topology. Physica Status Solidi (b), 257(3), 1900445.
Doi: 10.1002/pssb.201900445
Tien, N. T., Thao, P. T. B., Phuc, V. T., & Ahuja, R. (2020). Influence of edge termination on the electronic and transport properties of sawtooth penta-graphene nanoribbons. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 146, 109528.
Doi: 10.1016/j.jpcs.2020.109528
Zhang, S., Zhou, J., Wang, Q., Chen, X., Kawazoe, Y., & Jena, P. (2015). Penta-graphene: A new carbon allotrope. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(8), 2372-2377.
Doi: 10.1073/pnas.1416591112
Zhuang, H. L. (2019). From pentagonal geometries to two-dimensional materials. Computational Materials Science, 159, 448-453.
Doi: 10.1016/j.commatsci.2018.12.041